4.2.2 电解原理的应用及电解计算-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练

4.2.2 电解原理的应用及电解计算 1、熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式 2、学会以电子守恒的观点进行电化学计算 考点梳理 一、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水（氯碱工业） (1)电解饱和食盐水的原理 方程式 装置图 阳极反应 2Cl- - 2e- === Cl2↑ 阴极反应 2H+ + 2e- === H2↑ 总反应方程式 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 离子反应方程式 2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑ 阳离子交换膜作用 ①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸； ②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 应用 制备氢气、氯气和烧碱 现象及检验： 阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞——变红 阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝 阳离子交换膜的作用 （1）将电解池隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子（Na+、H+）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH-）和气体通过 （2）既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合，而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量 【注意】 ①因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH会发生反应，因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水，一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应 ②阳极区Cl－放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性 (3)氯碱工业产品及其应用 ①氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂 ②电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用 2、电镀 (1)电镀的概念：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 电镀可增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (2)电镀的主要目：电镀可增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 阳极材料 镀层金属Cu 阴极材料 镀件金属Fe 电镀液 含镀层金属离子 CuSO4溶液 阳极反应 Cu - 2e- ===Cu2+ 阴极反应 Cu2+ + 2e- === Cu 溶液变化 电解质溶液的浓度保持不变 (3)电镀池的构成 阳极 镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连作阳极 阴极 待镀金属制品与直流电源的负极相连作阴极 电镀液 含有镀层金属离子的电解质溶液 特点 电镀时，电解质溶液的浓度保持不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等 3、 电解精炼铜 阳极材料 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等） 阴极材料 纯铜 阳极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Ni－2e—===Ni2+ Cu－2e－===Cu2＋ 阴极反应 Cu2+ + 2e- === Cu “阳极泥” Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积，形成“阳极泥”。 溶液变化 ①电解质溶液的Cu2+浓度减小 ②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去 特点：铜的电解精炼时，电解质溶液中的Cu2+浓度中有所减小；阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等 【注意】电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积 4、 电冶金 1、金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。Mn++ne-=M 2、特点：电解是最强有力的氧化还原手段 3、适用范围：制取活泼金属单质。如：Na、Ca、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态 4、实例：电解熔融NaCl制备单质Na 阴极：Na++e-=Na 阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑ 总反应：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑ 5、常见金属的冶炼方法： 电解法（熔融态） 热还原法（常见还原剂：C、CO、H2、Al） 热分解法 物理方法 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、Cu Hg、Ag Pt、Au ①电解熔融的氯化钠可制取金属钠 方程式 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 2Na＋＋2e－===2Na 总反应 2NaCl（熔融） 2Na ＋ Cl2↑ ②电解熔融的氯化镁制取金属镁 电极反应 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 Mg2＋＋